Импульсный источник нейтронов

Импульсный источник нейтронов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскик

Социалистических

Республик

< 1?94787

И E

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ С ТИЙЬСИУ (61) Дополнительное х авт. свмд-ву (22) Заявлено 130479 (21) 2744648/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Олубликовамо 0 7018 1.бюллетень Н9 1 (53)М. К з

G 21 H 5/00

Н 05 Н 9/00

Государственный номнтет

СССР во делам нзо4ретеннй н открытнй (53) У4К621. З84.,6 (088. 8) Дата опубликования описания 0 70181 (72) Авторы изобретения

И.П. Еремеев и М,А, Кумахов (71) Заявитель (54) ИМПУЛЬСНЫЙ ИСТОЧНИК НЕЙТРОНОВ

Изобретение относится к области ядерной физики и может быть исполь- . зовано для исследования по ядерной физике, физике твердого тела, химической физике и биологии, а также для производства изотопов на электронных ускорителях.

Известные устройства для генерации импульсных потоков нейтронов, содержащие ускоритель заряженных частиц и нейтронную мишень, использующие реакции: рождения быстрых нейтронов при бомбардировке ядер тяжелыми частицами — (р, n ),,(d, n), (д., и) и др., фоторождения быст- 15 рых нейтронов при торможении релятивистских электронов в мишени (ф- >

n) (Ц, характеризуются: недостаточно высоким удельным выходом нейтронов на частицу, большой экзотермич- 20 ностью используемых реакций, высокой средней энергией рождаемых нейтронов. В связи с последним, известные устройства для генерации тепловых и резонансных нейтронов содержат 25 замедлитель и характеризуются дополнительно: большими потерями интенсивности в процессе замедления и сильным уширением первоначально короткого импульса быстрых нейтронов. 30

Известен импульсный источник нейтронов, содержащий ускоритель электронов, внешнюю фотонейтрокную мишень и замедлитель, использующий 1 -из— лучение релятивистских электронов при торможении в мишени, реакцию 1, и фоторождения быстрых нейтронов в той же мишени и процесс их замедления до тепловых и резонансных энергий I,21, P).

Однако в этом устройстве невозможно увеличить интенсивность генерации, улучшить пространственно-временные параметры потока и снизить удельные энергетические затраты на рождение одного нейтрона.

Целью изобретения является увеличение интенсивности и уменьшение удельных энергетических потерь при генерации нейтронов.

Для достижения цели на участке траектории электронов (позитронов) перед мишенью расположен монокристалл, для генерации направленного (-излучения, ориентированный так, что угол между кристаллографическим направлением (плоскостью) и направлением частиц не превышает критического угла каналирования. В случае источника тепловых и резонансных

794787 нейтронов мишень выполнена из материала, содержащего легкие ядра с аномально низкой энергией связи.

Для уменьшения ионизационных потерь в мишени между мишенью и монокристал-, лом расположено устройство для раз—

5 деления ф — и — пучков. Для уменьшения радиационных потерь в мишени перед мишенью расположен фильтр -излучения.

На чертеже представлена схема источника нейтронов.

Источник нейтронов содержит ускоритель электронов (позитронов)1 с системой 2 фокусировки пучка, монокристалл 3 для генерации -квантов, установленный в гониометре, устройство 4 для разделения и вывода J3 — и

4 -пучков, Фильтр -излучения 5 и фотонейтронная мишень б.

В качестве источника релятивистских Д -частиц могут использоваться 20 линейный или циклический ускоритель, накопитель с энергией Ер 100 Мэв. В качестве монокристалла — генератора -излучения может использоваться любой кристалл толщиной порядка или 25 меньше длины деканалирования, с разориентацией блоков не более критического угла каналирования. Монокристалл может располагаться на выведенном пучке частиц или на их траектории в циклическом ускорителе, накопителе и должен быть сориентирован так, чтобы угол между направлением цепочки (плоскости) атомов и осью пучка не превышал кРитического угла канали- 35 рования. В случае источника быстрых нейтронов в качестве мишени может применяться любой изотоп. Для осуществления источника, основанного на принципе прямой генерации тепловых и резонансных фотонейтронов $3j, ми- 40 шень выполняется из материала, содержащего изотопы с сильно выраженным первым фотонейтронным резонансом, либо с быстрым нарастанием сечения реакции, n 2y вблизи порога. 45

Устройство работает следующим образом.

Модулированный во времени пучок !

Ъ-частиц, ускоренных до требуемой энергии в линейном ускорителе, синхро-50 троне или накопленных в накопительном кольце 1, сфокусированных системой 2 до расходимости меньшей или порядка критического угла каналирования, проходит через монокристалл.

Энергия частиц может лежать в пределах 100 — 1000 Мэв. Ее конкретное значение выбирается в соответствии с параметрами сечения, n мишени, в частности положением порога или гиган.ского ре;.зонанса реакции, 40 требуемой средне .". (граничной) энергией спектра нейтронов. Она определяется также выбором монокристалла и геометрией канала. Проходя в осевых или плоскостных каналах моно- 65 кристалле 3, релятивистские частицы испытывают пространственные осцилляции в кулоновском поле цепочки или плоскости атомов, в результате чего возникает, как показано в прототипе, жесткое интенсивное g -излучение, направленное строго вперед в узком интервале углов р, где p — E

/ар с . Оптимальными с точки зрения жесткости и интенсивности излучения являются монокристаллы тяжелых металлов (например, W) .

Поток ф-квантов очищается от частиц, не перетерпевших каналирования и от вышедших из кристалла после процесса каналирования, в устройстве 4, фильтруется от неиспользуемой, мягкой части спектра ниже порога реакции у, и Еор Фильтрами 5 из тяже n лых металлов и попадает на мишень б.

Под действием " -квантов с энергией Е 17 Ео из ядер мишени рождаются

7п фотонейтроны.

В случае источника быстрых нейтронов используются Р -кванты с энергией, близкой к энергии гигантского резонанса Eg, при этом оптимальными являются мишени, содержащие тяжелые ядра с максимальной величиной сечения в резонансе (например, Та, Ч). Энергия Ер и выбор монокристалла определяются в этом случае значением Ег„, требуемой средней энергией нейтронов и интенсивностью генерации.

В случае источника тепловых и резонансных нейтронов, основанного на принципе прямой фотогенерации нейтронов низких энергий, используются -кванты с энергией, близкой к энергии порога Ео „ реакции, n, при этом оптимальными являются мишени, содержащие легкие ядра с аномально низкой энергией связи (0

Максималь ная интенсив ность генерации достигается при применении монористаллов тяжелых металлов (например, W), обеспечивающих наибольший удельный выход -квантов на частицу и жесткость спектра. Последнее позволяет, понизив энергию частиц, увеличить их ток. Наибольший выигрыш в пиковом потоке достигается в случае накопительного кольца, характеризуемого максимальным током ускоренных

794787

Формула изобретения

Составитель В. Егоров

Редактор В. Большакова ТехредM. абакович Корректор В,Синицкая

Заказ 9477/4 Тираж 485 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент ", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 частиц и минимальными размерами пучка.

1. Импульсный источник нейтронов, содержащий ускоритель электронов и внешнюю фотонейтронную мишень, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения интенсивности и уменьшения удельных энергетических потерь, на траектории электронов (позитронов), перед мишенью расположен монокристалл, ориентированный так, что угол между кристаллографическим направлением (плоскостью) и направлением частиц не превышает критического угла каналирования.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что с целью увеличения пространственно-временной 20 плотности потока тепловых и резонансных нейтронов, мишень выполнена из материала, содержащего легкие ядра с аномально низкой энергией связи.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что между мишенью .и монокристаллом расположено устройство разделения ф — и -пучков.

4. Устройство по п.п. 1-3, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что перед мишенью расположен фильтр Р -излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Власов Н.A. Нейтроны, Наука, 1971, 2. Певзнер М.И., Герасимов В,Ф,, Лепников, В.Ф., Черноплеков Н.A., Препринт И, А, Э, — 2122, M., 1971, 3. Еремеев И.П, Письма в ЖЭТФ 27, 13 (1978),